薄膜蒸發(fā)器(Thin film evaporator)是一種蒸發(fā)器的類型,特點(diǎn)是物料液體沿加熱管壁呈膜狀流動(dòng)而進(jìn)行傳熱和蒸發(fā),*是傳熱效率高,蒸發(fā)速度快,物料停留時(shí)間短,因此特別適合熱敏性物質(zhì)的蒸發(fā)。
這類蒸發(fā)器的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜(制造、安裝和維修工作量大)加熱面積不大,且動(dòng)力消耗大。
刮板式薄膜蒸發(fā)器,它是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的*蒸發(fā)器,例如對(duì)高粘度、熱敏性和易結(jié)晶、結(jié)垢的物料都適用。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器分類:
按照成膜原因及流動(dòng)方向不同,可分為升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、刮膜蒸發(fā)器三種類型。薄膜蒸發(fā)器機(jī)組由蒸發(fā)器、汽液分離器、預(yù)熱器三個(gè)部件和一只簡易分離器組成,蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。該蒸發(fā)器*生產(chǎn)能力大、效率高、物料受熱時(shí)間短等特點(diǎn),適用于制藥、食品、化工等行業(yè)的稀溶液濃縮,本設(shè)備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造,*良好的耐腐蝕性能,經(jīng)久耐用,符合藥品衛(wèi)生要求。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器組成結(jié)構(gòu):
它主要由加熱夾套和刮板組成,夾套內(nèi)通加熱蒸汽,刮板裝在可旋轉(zhuǎn)的軸上,刮板和加熱夾套內(nèi)壁保持很小間隙,通常為0.5~1.5 mm。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入,在重力和旋轉(zhuǎn)刮板的作用下,分布在內(nèi)壁形成下旋薄膜,并在下降過程中不斷被蒸發(fā)濃縮,完成液由底部排出,二次蒸汽由頂部逸出。在某些場合下,這種蒸發(fā)器可將溶液蒸干,在底部直接得到固體產(chǎn)品。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器裝置類型:
它主要由加熱夾套和刮板組成,夾套內(nèi)通加熱蒸汽,刮板裝在可旋轉(zhuǎn)的軸上,刮板和加熱夾套內(nèi)壁保持很小間隙,通常為0.5~1.5 mm。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入,在重力和旋轉(zhuǎn)刮板的作用下,分布在內(nèi)壁形成下旋薄膜,并在下降過程中不斷被蒸發(fā)濃縮,完成液由底部排出,二次蒸汽由頂部逸出。在某些場合下,這種蒸發(fā)器可將溶液蒸干,在底部直接得到固體產(chǎn)品。
WFE-VA型立式刮膜蒸發(fā)器:
按刮膜片的型式可分如下肆種型號(hào):
a) WFE-VA型刮膜蒸發(fā)器:
WFE-VA型刮膜蒸發(fā)器的刮膜器形式為徑向可滑動(dòng)型刮膜片,它由為“SWITH”人發(fā)明,所以又稱“SWITH”(圖1)。每塊刮膜片安裝在開口朝外的“U”型導(dǎo)槽內(nèi),刮膜片呈矩形柱體,在刮膜片端面上帶有一定角度的溝槽,改變此溝槽角度能調(diào)節(jié)液膜停留時(shí)間。刮膜片安裝時(shí)帶槽面向外,在轉(zhuǎn)子的“U”型槽內(nèi)可自由滑動(dòng),受離心力的作用沿導(dǎo)槽徑向甩到加熱面并隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動(dòng),保證液膜分布均勻、*混合和良好的熱交換。
刮膜片材料一般采用PTFE(聚四氟乙烯)、合成石墨或相類似的材料。
b) WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器:
WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器,其刮膜片形式類似于刮板攪拌器,用一個(gè)剛性葉片轉(zhuǎn)子裝備(圖2)。其刮膜片長度和加熱面同高,根據(jù)刮膜片寬度及蒸發(fā)器的大小調(diào)整到與加熱壁面間隙1~3mm,因此對(duì)加熱面不產(chǎn)生磨損。這封閉類型結(jié)構(gòu)和非常光滑表面的轉(zhuǎn)子容易清洗,因此,物料適用范圍廣,非常適用于食品行業(yè),同樣也適用于醫(yī)藥行業(yè)的GMP要求。它可處理粘度到大約50,000mpas的產(chǎn)品
WFE-VB WFE-VB型刮膜蒸發(fā)器的剛性葉片也可以制作成螺旋狀,此時(shí)處理 (圖2) 粘度可達(dá)70,000mpas的產(chǎn)品。
刮板材質(zhì)采用和蒸發(fā)器筒體相同的材質(zhì)。
c) WFE-VC型刮膜蒸發(fā)器:
又稱鉸鏈刮膜蒸發(fā)器,它有一個(gè)中心回轉(zhuǎn)軸,輸送鉸鏈刮膜片(圖3),它們靠離心力緊貼在加熱壁面上成一定的角度滑動(dòng),將物料刮成所需的液膜,并防止在加熱面結(jié)垢、結(jié)焦。這種轉(zhuǎn)子類型的設(shè)計(jì)對(duì)液膜提供有效的壓緊力(高蒸發(fā)比和低濃縮液)。
它適合于在加熱面易結(jié)垢、帶有固體顆粒或在蒸發(fā)過程中有結(jié)晶傾向的及要求濃縮成干(即干燥)的物料,處理粘度到35,000mpas。
這種轉(zhuǎn)子類型應(yīng)用廣泛,靠改變刮板頻率和質(zhì)量,調(diào)節(jié)離心力。
刮板材質(zhì)通常采用和蒸發(fā)器筒體相同的金屬材料、也可采用PTFE材質(zhì)。
d) WFE-Vd型刮膜蒸發(fā)器:
又稱柔性刮膜蒸發(fā)器,帶有溝槽的滑塊被固定在“L”槽內(nèi),靠離心力和彈性力雙重負(fù)荷作用將物料在加熱面上形成液膜,同樣通過調(diào)整溝槽角度可調(diào)節(jié)液膜停留時(shí)間。
這種刮膜片型式利用彈性力產(chǎn)生的外加載荷,尤為適用于高粘性和聚合傾向的物料,它*很好的壁面自清潔作用。
刮膜片材質(zhì)為PTFE或合成石墨等相似的材料。
WFE-KV型立式圓錐刮膜蒸發(fā)器:
WFE-KV型刮膜蒸發(fā)器其刮膜器形式均為剛性刮片,結(jié)構(gòu)為蒸發(fā)器上部(高蒸發(fā)區(qū))為圓柱型筒體、下部(低蒸發(fā)區(qū))為圓錐型筒體;靠軸向移動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片,能調(diào)整在低蒸發(fā)區(qū)轉(zhuǎn)子刮膜片和加熱面的間隙。這保證加熱面均勻獲得濕潤,甚至在濃縮液低排放率(高蒸發(fā)比)時(shí)能被獲得,同時(shí)能改變液膜厚度(減薄)及停留時(shí)間(加長),使得在此處的蒸發(fā)過程得到改良。
它非常適用于要求殘留量內(nèi)含低沸物成份極少的產(chǎn)品,粘度大約在50,000mpas。
WFE-KH型臥式圓錐刮膜蒸發(fā)器:
臥式圓錐刮膜蒸發(fā)器非常類似于立式圓錐型刮膜蒸發(fā)器,至于結(jié)構(gòu)是類似的,但是下列性能是不同的:
輕組份(低沸物)和液膜(高沸物)是順流,適用于直接地流入過熱物料,靠閃蒸進(jìn)入蒸發(fā)器;
它*較長的停留時(shí)間,且流動(dòng)方向和重力成90度,還能用作反應(yīng)器;
低空間要求,WFE-KH蒸發(fā)器能被安置于如現(xiàn)有建筑物高度受限制,它不可能安置垂直蒸發(fā)器的地方;
這類型蒸發(fā)器適用于粘度大約在70000mpas ;
突出優(yōu)勢
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器突出優(yōu)勢:
本設(shè)備采用離心式滑動(dòng)溝槽轉(zhuǎn)子,是目前國外*新結(jié)構(gòu)蒸發(fā)器,在流量很小的情況下也能形成薄膜,在筒體蒸發(fā)段內(nèi)壁表面附著處理液中的淤積物可被活動(dòng)刮板迅速移去,和固定間隙的刮板蒸發(fā)器相比,蒸發(fā)量可提高40-69%,
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器*下列性能與特點(diǎn):
1、傳熱系數(shù)值高,蒸發(fā)能力大,蒸發(fā)強(qiáng)度可達(dá)到200kg/m2·hr,熱效率高。
2、物料加熱時(shí)間短,約5秒至10秒之間,且在真空條件下工作,對(duì)熱敏性物料更為有利,保持各種成份不產(chǎn)生任何分解,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
3、適應(yīng)粘度變化范圍廣,高低粘度物均可以處理,物料粘度可高達(dá)10萬厘泊(CP)
4、改變刮板溝槽旋轉(zhuǎn)方向,可以調(diào)節(jié)物料在蒸發(fā)器的打理時(shí)間。
5、蒸發(fā)段筒體內(nèi)壁經(jīng)過精密鏜削并拋光處理,表面不易產(chǎn)生結(jié)焦、結(jié)垢。
6、操作方便,產(chǎn)品指標(biāo)調(diào)節(jié)容易,在密閉條件下,可以自控進(jìn)行連續(xù)性生產(chǎn)。
7、設(shè)備占地面積小,結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,清洗容易。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器真空壓降小:
物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器,存在一定的壓差。在一般的蒸發(fā)器中,這種壓力降(Δp)通常是比較高的,有時(shí)甚至高得難于接受。而刮板式薄膜蒸發(fā)器有較大的氣體穿越空間,蒸發(fā)器內(nèi)壓力能看成與冷凝器中的壓力幾乎相等,因此,壓力降很小,真空度可達(dá)5mmHg。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器操作溫度低:
由于上述特性,這使得蒸發(fā)過程可以保持在較高真空度條件下進(jìn)行。由于真空度的提高,與之相應(yīng)的物料沸點(diǎn)迅速降低,因此,操作可以在較低溫度下進(jìn)行,降低了產(chǎn)品的熱分解。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器受熱時(shí)間短:
由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的*結(jié)構(gòu),刮膜器*泵送作用,使得物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間很短;另,在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會(huì)滯留在蒸發(fā)器表面。因此,特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)強(qiáng)度高:
物料沸點(diǎn)的降低,增大了同熱介質(zhì)的溫度差;刮膜器的功能,減小了呈現(xiàn)湍流狀態(tài)的液膜厚度,降低了熱阻。同時(shí),在這過程中抑制物料在加熱面結(jié)壁、結(jié)垢,并伴有良好的熱交換,因此,提高了刮板式薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)。
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器操作彈性大:
正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器du有的性能,使其適宜于處理熱敏性和要求平穩(wěn)蒸發(fā)的、高粘度的及隨濃度提高粘度急劇增加的物料,其蒸發(fā)過程也能平穩(wěn)蒸發(fā)。 它還能成功地應(yīng)用于含固顆粒、結(jié)晶、聚合、結(jié)垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾。
工作原理
薄膜蒸發(fā)器,刮板式薄膜蒸發(fā)器工作原理:
物料從大直徑端連續(xù)不斷地進(jìn)入臥式蒸發(fā)器,被刮膜片加速和分配并立即在加熱面上形成一個(gè)薄的流動(dòng)膜。 圓錐型薄膜蒸發(fā)器,依賴于轉(zhuǎn)子施于物料一個(gè)離心力,這離心力有兩個(gè)有效力,一個(gè)垂直于加熱面,另一個(gè)朝大直徑端體的方向(注意:相同的結(jié)果同樣出現(xiàn)在 垂直圓錐型薄膜蒸發(fā)器里)依靠這些力產(chǎn)生物料加速,而且進(jìn)入的物料保證加熱面充分潮濕,不依賴于蒸發(fā)比或進(jìn)料速度。因此,局部物料過熱和熱降解被減少或完 全消除。
在此過程中,輕組份(低沸物)順流(和液膜同向)穿過臥式薄膜蒸發(fā)器進(jìn)入汽液分離器,在此處經(jīng)汽液分離所產(chǎn)生的液滴和泡沫被擊碎進(jìn)入液相(高沸物), 被分離后的汽體進(jìn)入外置冷凝器或下道工序;重組份(高沸物)沿著加熱壁面爬升到小端出口排出。
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